科技創新與精準醫學

(北京大學醫學部,北京 100191)

詹啟敏教授，中國工程院院士。

北京大學黨委常委、副校長、醫學部主任，分子腫瘤學國家重點實驗室主任。教育部長江學者，國家杰出青年基金獲得者，新世紀百千萬人才工程國家級人選，國家自然科學基金委創新群體首席專家，國家973重大基礎研究項目首席科學家，享受國務院政府特殊津貼。曾先后擔任中國醫學科學院副院長、北京協和醫學院副校長，國家863高技術生物和醫藥領域專家組組長和生物醫藥主題組組長，國家新藥創制重大專項生物藥責任專家組組長，國家衛生計生委行業科技專項委員會主任，國家生物醫藥技術戰略發展規劃專家組組長、國家健康保障科技工程專家組組長。擔任中國微循環學會理事長，中國醫師協會副會長，中國抗癌協會副理事長，歐美同學會海外醫師協會會長。

長期致力于腫瘤分子生物學和腫瘤轉化醫學研究，在國際上率先發現和系統揭示了細胞周期監測點關鍵蛋白的作用和機制，闡明多個重要細胞周期調控蛋白在細胞癌變和腫瘤診斷與個體化治療中的作用。近年來，在基因組水平全面系統地揭示了食管癌的遺傳突變背景，為了解食管癌的發病機理、尋找食管鱗癌診斷的分子標志物、確定研發臨床治療的藥物靶點以及制定有效治療方案提供了理論和實驗依據。

至今已在國際醫學生物學和腫瘤學雜志上發表SCI論文220余篇，包括《Nature》、《Cell》、《J Clin Invest》、《Autophagy》、《EMBO》、《Am J Hum Genet》、《Mol Cell Biol》、《J Biol Chem》、《Cancer Res》、《Science》、《PNAS》、《Oncogene》等，SCI他引12 000多次。主編和主譯著作5部。應邀在國內外學術會議上作大會報告100余次，15次擔任國際(雙邊)會議共同主席。

健康是一個國家發達或先進的重要標志。當今的大健康概念可追溯到從生命形成的第一天開始，到生命終結的臨終關懷，要求對生命全周期和全方位的維護和關愛。大健康不僅包括疾病的診斷治療，還包括對未來疾病精準的預測、預防。我國在《“十三五”國家科技創新規劃》和《“健康中國2030”規劃綱要》等戰略部署中把人民健康放在優先發展的戰略地位，把科技創新放在衛生與健康事業的核心位置。

隨著社會、經濟和現代科技的發展、人民生活水平的提高以及環境的變遷，醫學發展的背景發生深刻變化。我國人口與健康領域面臨巨大挑戰：環境破壞因素持續存在、人口老齡化帶來一系列疾病、現代病的發病率大幅增加、食品安全令人擔憂等[1]。我國面臨重大疾病的雙重挑戰，一方面是傳統的具有中國特色的疾病，另一方面是由于生活方式改變，過去長期在西方國家高發，目前在我國高發的疾病。我國慢性疾病導致的死亡人數已經占到我國總死亡人數的85%，慢性疾病造成的負擔已占總疾病負擔的70%，高于世界平均水平。傳統的傳染病仍然流行，新發的傳染病頻發。重大疾病是造成我國人力資源喪失和經濟損失的主要原因，已成為我國社會和經濟發展過程中不可回避的嚴重障礙，是建成小康社會和建設健康中國迫切需要解決的問題[2]。

1 精準醫學順應了時代和科技發展的需求

當前，新一輪科技革命蓄勢待發，顛覆性技術和前沿技術層出不窮，全球開展了面向未來的科技創新活動，提出了科技創新的發展方向。中國把創新驅動放在發展戰略的首位，走出了一條具有中國特色的創新之路。醫學科技創新在提高人類疾病防治水平和公共衛生突發事件的反應能力方面起著關鍵性作用，是健康事業發展的重要支撐。大量新技術、新材料和新方法被引入，新技術革命的浪潮正沖擊著醫學與健康這塊陣地。醫學實踐證明，幾乎任何一種重大傳染性疾病的最終控制、慢性非傳染性疾病的臨床診療突破、臨床診療新技術的應用都有賴于醫學科學技術的發展。科學創新和學科交叉共同促進了現代醫學的進步。

醫學的歷史就是不斷走向精準的歷史，而技術手段的進步則是醫學不斷走向精準的推動力和可靠支撐。隨著人類基因組測序技術的革新、生物醫學分析技術的進步及大數據分析工具的出現，促使了精準醫學時代的到來。精準醫學為我國醫學科技創新發展注入了巨大的推動力，是我國醫學科技與世界前沿接軌的大好契機。精準醫學順應了時代和科技發展的需求，是醫學追求的終極目標，是醫學發展的必然要求。發展精準醫學是建設健康中國大戰略的題中應有之義和重要組成部分。

作為國際醫學發展的前沿，精準醫學引起了世界各國的高度重視。各國政府紛紛采取積極措施推動精準醫學研究。2008年，法國國家癌癥中心撥款為患者提供基因檢測，一旦出現新的靶向治療藥物，每個患者都有機會進行分子檢測；2010年，荷蘭啟動癌癥個體化治療中心建設，目前囊括8家研究中心和教學醫院，為患者提供更有效的治療方法；2010年，德國開展建立基因組醫學網絡，通過二代測序技術分析患者基因組類型，評估個體化治療的效果和費用；2012年，英國首相公布了3.11億英鎊的投資計劃，用以資助“10萬人基因組計劃”，欲成為癌癥和罕見病遺傳研究的全球領先者；2013年，日本成立肺癌基因組篩查項目，通過篩查罕見基因變異為患者定制治療方案；2015年，美國提出“精準醫學計劃”，投入2.15億美元[3]。2016年1月，美國簽署了以“讓美國成為能一勞永逸攻克癌癥的國家”為目標的抗癌“登月計劃”[4]，提出了要使癌癥研究的相關進展速度翻一番的總體目標。2015年，我國也迅速進行了“十三五”規劃的精準醫學布局。2016年，精準醫學研究被列入第四批國家重點研發計劃項目，重點在精準的防控技術及防控模式研究、分子標志物發現和應用、影像學和分子診斷、臨床免疫治療、靶向治療、細胞治療等研究。

2 精準醫學體現了科技創新和學科交叉的內涵

不斷出現的新技術、新手段為精準醫學的發展提供了新的機遇和可能。精準醫學將改變目前臨床疾病診斷方式、疾病的分類類型、臨床診療路徑、規范指南標準，也將推動一批新型的醫學產業的發展，其發展和運行模式將深刻地影響到各個科技領域，為我國醫學在國際醫學發展中占領制高點提供歷史機遇。

在長期醫學實踐中，與醫學相關的交叉學科發揮了重要作用。從X射線的出現，青霉素、抗菌素的出現，DNA雙股螺旋，器官移植，到20世紀70年代的出現的第一臺CT機，都體現了交叉學科對醫學的重要影響。醫學相關的交叉學科越來越多，從人類基因組的完成，到精準醫學、靶向治療、大數據、分子影像、分子病理等，都與醫學密切相關。精準醫學更注重多學科交叉融合，對疾病有更精準的把握，將前沿技術轉化為臨床技術，系統地考慮患者全身心狀態，給病人提供更精準的治療方案，綜合導向治療、分子影像、基因組學、蛋白質組學、代謝組學、免疫組學、腸道微生物組學等多學科交叉，促進疾病的精準診斷和治療。

3 精準醫學的概念和應用范圍

精準是醫學發展的目標和要求。精準醫學應用現代遺傳技術、分子影像技術、生物信息技術結合患者生活環境和臨床數據實現精準的治療與診斷，制定具有個性化的疾病預防和治療方案。精準醫學以前沿的醫學生物學技術，包括大數據、基因組、分子影像、分子病理為依托，結合病人的病情臨床信息、生活環境、生活方式，制訂個性化、量體裁衣的方案[5]。隨著人類基因組測序、生物芯片技術的革新發展，生物醫學分析工具和技術的進步，大數據分析工具和技術的出現，精準醫學呼之欲出。因此，精準醫學是一種將個體基因、環境與生活習慣差異綜合考慮在內的疾病預防與處置的新興醫學手段[6-7]。它是一種以個體化醫療為基礎，隨著基因組測序技術的快速進步以及生物信息與大數據科學的交叉應用而發展起來的新型醫學概念與醫療模式。

精準醫學的發展是公眾的需求，也是臨床發展的需求。它涵蓋多個方面，包括對風險的精準預測、疾病的精準診斷、疾病的精準分類、藥物的精準應用、療效的精準評估、預后的精準判斷等，并根據病人的臨床信息，應用現代遺傳技術、分子影像技術、生物信息技術，結合患者的生活環境和生活方式實行精準的疾病分類和診斷治療，制訂具有個性化的疾病預防和治療方案。

4 精準醫學發展的支撐條件與發展優勢

高度信息化的生物樣本庫、大數據平臺以及基因和蛋白深度分析平臺將成為精準醫學發展的重要支撐。通過全面整合大數據技術，將臨床信息和人群流行病信息與基因組、轉錄組、蛋白質組、代謝組等方面的數據系統整合，深入挖掘其生物學和醫學價值。運用大數據分析技術，對精準醫學規劃項目中產生的臨床數據、組學數據、結構生物學數據、藥物分子信息等海量數據進行全面分析，從中發現新的腫瘤標志物、分子靶點、新結構的藥物以及新的治療策略等。大數據平臺建設有數據的標準、收集、儲存、分析、利用、共享和安全等內容。健康大數據主要包括個人數據、家庭數據、社區數據、隊列數據、臨床數據、組學數據還有結構生物學、藥物分子信息等。通過大數據分析，能夠幫助我們制訂新的診療方案以及確定在診療過程當中新的標準、規范和指南。精準醫學的發展還需要相應的體制建設與體系支撐。尋找適合中國國情的，在制度層面設計有效的精準醫學管理和支持模式是當務之急，包括法律法規和醫學倫理。精準醫學在描述個體化基礎上的醫療服務，對患者相關信息的“知情權”和“隱私權”保護等方面也將成為重要的內涵。精準醫學實施過程中的相關法律法規和嚴格的倫理審查制度也需要進一步制定和完善。

支撐精準醫學發展的另一個重要平臺是臨床生物樣本資源。具有完整臨床信息和倫理規范的生物樣本庫是精準醫療發展的基礎，也是精準醫學發展的制高點。它將成為疾病研究、藥物研發的寶貴資源，在疾病預測、診斷及治療上變得極為重要。生物樣本庫對細胞、組織及器官等樣本的處理、保存及存儲技術，與之相關的病人資料管理及質量控制，也將帶動一系列研發技術的涌現與進步。我國提出精準醫學計劃具備堅實的工作基礎。從“十一五”開始，就開始布局了相關研究，包括疾病基因組學、疾病分子分型和個性化治療、大數據和生物樣本庫建設等。目前，我國基因組學和蛋白質組學研究基本位于國際前沿水平，分子標志物、靶點、大數據等技術也發展迅速，具有疾病譜廣、疾病臨床資源豐富、病種全、病例多、樣本量大等特點，并擁有一批具有國際競爭力的醫學人才、基地和團隊，這些都意味著我國具有開展精準醫療的良好基礎。在這些基礎上，我國需要建立一個優化的組織結構充分調動這些資源，最大程度地發揮以往的工作基礎和資源優勢。我國既有臨床大規模人群隊列、大數據、臨床多中心的驗證等方面的支撐，又有組織大型科研項目的經驗。既有傳統醫學提供的同病異治、異病同治、上醫治未病、辨證施治等理論和實踐，還有天然出產的藥物資源等。這些都是蘊藏在我國“健康中國2030”目標實施過程中精準醫療領域的巨大優勢和良好機遇。

5 未來我國精準醫學的重點任務

精準醫學關注的重大科學問題包括：闡釋疾病的發生發展機制、提供疾病治療的標志物和早診指標、靶向治療藥物、分子分型及分子分期指導個性化治療和預后判斷、綜合防控措施及多學科交叉等。圍繞精準醫學的研究和實踐內容，未來我國精準醫學的重點任務將主要圍繞四個方面展開：第一，精準防控技術及防控模式研究。治病于未病、防病于未然，是醫學發展的目標。以疾病高發區前瞻性人群及易感人群等為探索模型和試點，建立符合中國國情的個體化綜合預防模式。第二，分子標志物的發現和應用。通過疾病相關的基因組、表觀遺傳組、轉錄組、蛋白質組和代謝組等研究，發現新的疾病特異性的診斷和預后標志物，用于早期疾病的預警、篩查和診斷，指導治療方案的選擇以及治療敏感性、疾病預后和轉歸的預測。第三，分子影像學和病理學的精準診斷。精準診斷是精準治療的基礎，包括以研發分子標志物為指導的MRI、CT、超聲等多模態圖像融合及無創、微創精準診斷技術。第四，臨床精準治療。精準治療是精準醫學的最終目的，結合患者的臨床分子分型、個人全面信息、組學、影像學以及大數據的分析結果，采取高度個體化和疾病特異性的治療方案，包括分子靶向治療、抗體靶向治療、精準免疫治療以及個體化細胞治療等。未來醫學的進展仍然取決于現代科學技術的進展，有賴于醫學各學科專業間、醫學與自然科學間、醫學與社會科學間的交叉融合，這是醫學取得突破性進展的必然途徑，它們將共同助推人類邁向新的醫學時代[8]。精準醫學的出現，為人類的疾病治療、健康管理、醫學進步及社會發展開啟了一扇新的大門。21世紀是生命科學的世紀。在新世紀中，精準醫學這一新興前沿領域將成為世界各國關注的焦點。掌握了精準醫學的發展前沿就意味著掌握了未來社會的健康、科技、經濟發展的主動權和制高點。

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